浑河上游水源涵养林区典型支流水质变化

曾 辉

（辽宁省林业发展服务中心，辽宁 沈阳 110031）

河流生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分之一，在地球生物圈的物质循环中发挥着非常重要的作用。水质是河流生态系统的重要指标，尤其是河流上游源头区的水质好坏对于下游生活用水、农业灌溉、工业用水等有着重要的意义，河流的水量主要来源于上游的低级河流（一、二级支流），这些支流占据着广泛的河流流域面积，是影响河流生态系统健康的主要原因。然而，河流上游集水区的植被类型、森林覆盖率、森林经营水平等影响着河流生态系统的健康与安全，通常低级河流分布在源头的水源涵养林区，有大面积的森林植被覆盖，河流具有较高的养分转化及截获能力，而较高级河流的养分转化及截获能力相对较低，同时由于集水区内除了水源涵养林分布之外，还包括大面积的农田和部分村庄，其面源污染程度也相应增加，对河流水质影响较大。因而，分析不同等级河流水质指标的变化规律，阐明影响河流水质的关键因子，对于改善河流水质和防控污染等具有非常重要的意义。

浑河上游是大伙房水库的重要水源地（占大伙房水库入库水量的近52.7%），流域内分布着大面积的森林（清原县的森林覆盖率为71.92%）、农田及小城镇等。近年来，随着社会经济发展，虽然上游河流汇水区内的土地开发利用比较频繁，点、面源污染现象普遍，河流水质不稳定。但在全面实施天然林保护、水源涵养林工程等背景下，现有森林的水源涵养、水土保持与河流自净能力略有提升。本文通过分析浑河上游水源涵养林区不同等级河流的水质变化规律，为流域水资源管理提供科学依据，同时也为上游地区的水源涵养林建设提供科技支撑。

1 研究区概况

1.1 研究区位置

浑河上游主要位于清原满族自治县（N41°47′52″～42°28′25″，E124°20′06″～125°28′58″），研究河流为流经湾甸子镇、大苏河乡、清原镇、北三家的红河、大苏河、英额河及上游的典型支流。

1.2 地形、地貌、土壤和水文

浑河上游属于长白山余脉西南延续部分，自然形成低山、丘陵为主的地貌，土壤以棕壤为主（占80%），浑河发源于清原县湾甸子镇的“滚马岭”，流经大苏河乡、清原镇、北三家、南口前、红透山5个乡镇，在清原县的北杂木入大伙房水库，流程126.39公里。浑河水系发达，北口前水文以上有大小支流219条，其中50平方公里以上的支流有16条。

1.3 气候条件

浑河上游属温带大陆性季风气候，受东亚季风和地形的影响，蒸发量较大，四季分明，夏季凉爽多雨，冬季寒冷漫长，春秋两季较短。年平均温度5.2℃，月平均气温最高28.7℃，最低-20.5℃，日最高极端气温36.9℃（1951年），最低极端气温-39.5℃（1987年），无霜期120～139天。降雨量季节变化非常明显，主要集中在夏季，约占全年降雨量的47%。年平均降水量826.8毫米，日最大降水量185.4毫米。降雨日数历年平均为100天，最多为115天，最少为78天。年平均降雪日数24天，最多为31天，最少为15天，一次最大积雪深度为260毫米。

1.4 植被

浑河上游主要植被类型为森林（森林覆盖率为71.92%）。主要林型有，蒙古栎林、蒙古栎与其他阔叶树种混交林、无明显主要树种的阔叶混交林（杂木林）、杨桦林、胡桃楸、水曲柳、黄波椤等三大硬阔树种及其伴生树种稠李、香杨、暴马丁香、卫矛、山梅花等形成的硬阔混交林；灌木主要有榛子、卫矛、胡枝子等；草本有苫房草、败酱、龙胆草、大叶芹、落新妇、毛莨、细辛幌子等。人工植被主要有落叶松、红松、油松、樟子松和赤松人工针叶林等。

2 研究方法

2.1 河流等级划分

本研究将浑河上游汇水区内的最原始小溪定义为一级支流，一级支流与一级支流相交汇后形成二级支流，二级支流与二级支流相交汇后形成三级支流，依次类推划分为四、五级支流。本研究中一、二、三级支流均为森林植被覆盖的小支流，集水区内分布着大面积的水源涵养林，而四级支流为红河与大苏河交汇处以下，五级支流为红河与英额河的交汇处以下，四、五级支流的集水区内除分布有水源涵养林外，还包括一定面积的农田和村庄等。

2.2 取样方法

野外采样时间为2 0 2 1 年7～10月，在每月的中旬，选择前3天无降水的天气晴朗日，在浑河上游的红河与英额河交汇处（五级支流）、红河与大苏河交汇（四级支流），以及大苏河上游的一、二、三级支流设置采样点。在采样点断面的主流线上设一条取样垂线，不论河水深浅，只在一条垂线上的一个点取样，对于前三级支流的取样点应在水面下0.2米处，距河底不应小于0.2米；而对于河道较宽的四级、五级支流，取样点距水面不应小于0.3米，距河底也不小于0.3米。用1升洁净的聚乙烯瓶在水下0.2米处采集水样，在水样采集过程中考虑到下水采样所带来的河水搅动影响，一般在下水后稍等片刻，并于采样者的上游位置采样。

2.3 分析方法

利用便携式水质分析仪现场记录pH、电导率、浊度和溶解氧等。收集各采样点水样在4℃条件下保存，尽快带回实验室，利用流动分析仪开展和N测定。

3 结果与分析

3.1 不同等级支流水体的pH

浑河上游不同级别支流水体的p H 均符合《地表水环境质量标准》国家标准。在7、8月，不同等级支流水体中pH随支流级别增加而增加，但在9、10月，明显随支流级别增加而下降（图1）。在同一级别支流内，7、8月的水体pH均低于9、10月。

图1 不同等级支流水体的pH

3.2 不同等级支流水体的电导率

电导率指水中离子的导电能力，即表征水体中所有离子的总量大小。不同等级支流水体中的电导率随支流级别与季节的增加而增加（图2），五级支流的电导率最高，表明此处河水中的污染较多；除9、10月四、五级支流的电导率较低外，其他不同月份各级支流河水电导率差异不明显。

图2 不同等级支流水体的电导率

3.3 不同等级支流水体的浊度

浊度为水体的混浊程度，由水中含有微量不溶性悬浮物质、胶体物质所组成。不同等级支流水体浊度表现为7、8月高于9、10月（图3），同时前四级支流中，一级支流水体浊度高于二、三、四级，而五级支流水体的浊度表现为最高。

图3 不同等级支流水体的浊度

3.4 不同等级支流水体的溶解氧

溶解氧是指溶解于水中的氧含量，是影响水体净化的重要因素之一。水体中较高的溶解氧有利于对各类污染物的降解，反之，水体中污染物降解相对缓慢。不同时间、不同支流水体中的溶解氧差异较大，其中7月，一、二、三级支流水体的溶解氧达到地表水Ⅰ类水质标准，但四、五级支流水体的溶解氧介于Ⅲ～Ⅳ类水质标准之间；8、9、10月，一、二、三级支流水体的溶解氧相对稳定，均为Ⅱ～Ⅲ类水质标准，但8、9月，四、五级支流溶解氧略有下降，而10月则恢复到地表水Ⅰ类水质标准（图4）。

图4 不同等级支流水体的溶解氧

3.5 不同等级支流水体的铵态氮

水体中的铵态氮含量随支流等级的增加而增加，但7、8月各支流水体铵态氮含量均普遍高于9、10月；低级支流（一、二、三级）水体中的铵态氮含量均达到地表水Ⅰ类水质标准，四、五级支流水体中的铵态氮均达到地表水Ⅱ类水质标准（图5）。

图5 不同等级支流水体的铵态氮

3.6 不同等级支流水体的硝态氮

不同月份一级支流水体硝态氮含量均最低，前三级支流水体硝态氮含量随支流等级的增加而上升；但四、五级支流水体硝态氮含量低于二、三级支流，而10月各支流水体硝态氮含量随支流级别增加而增加（图6）。

图6 不同等级支流水体的硝态氮

4 结论与讨论

浑河上游水源涵养林区河流水体的水质指标因支流等级、季节不同而有所区别。不同等级支流水体的pH均符合国家地表水环境质量标准，9、10月，由于雨季影响导致低级支流的水体pH上升，但随支流等级增加，水体中的pH逐步趋于平衡；一至四级支流水体的电导率基本一致，但五级支流水体的电导率显著提升，可能五级支流水体的浊度较高直接相关；一至四级支流水体的浊度随支流级别增加而下降，但五级支流水体的浊度最高（10月除外），主要是由低级支流汇聚导致不溶性悬浮物质的累积所致；除7月的四、五级支流水体溶解氧较低外，其他月份、各级支流水体的溶解氧均达Ⅲ类水质标准以上；7、8月各支流水体铵态氮含量均高于9、10月，但各支流水体的铵态氮含量均达到地表水Ⅱ类水质标准以上；前三级支流水体硝态氮含量随支流等级的增加而上升，而四、五级支流水体硝态氮含量低于二、三级支流。不同等级支流的水质指标随季节变化较大，可能与降雨后河流中的物质循环相关，同时上游地区的面源污染也是影响水体各指标的重要原因。